JPH11248674A - Gas sensor - Google Patents

Gas sensor

Info

Publication number
JPH11248674A
JPH11248674A JP10064349A JP6434998A JPH11248674A JP H11248674 A JPH11248674 A JP H11248674A JP 10064349 A JP10064349 A JP 10064349A JP 6434998 A JP6434998 A JP 6434998A JP H11248674 A JPH11248674 A JP H11248674A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxygen
electrode terminal
detection element
detection
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10064349A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3684065B2 (en
Inventor
Takashi Nakao
敬 中尾
Shuichi Hanai
修一 花井
Hisaharu Nishio
久治 西尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP06434998A priority Critical patent/JP3684065B2/en
Publication of JPH11248674A publication Critical patent/JPH11248674A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3684065B2 publication Critical patent/JP3684065B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensor hardly causing the breakage of the electrode terminal of a detecting element and accordingly, trouble such as disconnection hardly occurs. SOLUTION: This gas sensor 1 includes a long detecting element 2 arranged inside a main metal fitting 3 and having a detecting portion D at the end for detecting components to be detected in gas to be measured. To the rear end of the detecting element 2, an electrode terminal 8 is protruded for electric connection to the detecting portion D. The protruded portion of the electrode terminal 8 is folded toward its end along the longitudinal direction of the outer periphery and one end of a conductive member 9 is joined to the folded portion 8a with a joint 40 and extended backward. Around the detecting element 2 inside the main metal fitting 3, a sealing material layer 32 is formed covering the joint 40 between the conductive member 9 and the electrode terminal 8.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、酸素センサ、HC
センサ、NOXセンサなど、測定対象となるガス中の被
検出成分を検出するためのガスセンサに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an oxygen sensor, an HC sensor,
Sensor, such as NO X sensor, it relates to a gas sensor for detecting a test substance in the measurement object gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、上述のようなガスセンサとし
て、外筒の内側に主体金具を配し、その外筒の内側に測
定対象となるガス中の被検出成分を検出するセラミック
製の検出素子を配置した構造を有するものが知られてい
る。このような構造のガスセンサにおいては一般に、図
12(a)に示すように、検出素子101の出力を外部
に取り出したり、あるいは検出素子101内の回路部に
給電したりするための電極端子部102が、当該検出素
子101の後端面から突出する形で設けられる。そし
て、これら電極端子部102にはリードフレーム103
がスポット溶接部等の接合部105により接合され、さ
らにそのリードフレーム103に図示しないリード線が
接合されて、出力取出あるいは給電等がなされることと
なる。他方、検出素子101の外面と主体金具104の
内面との間はガラス等の封着材層106で封着される。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a gas sensor as described above, a metal shell is disposed inside an outer cylinder, and a ceramic detecting element for detecting a component to be detected in a gas to be measured is provided inside the outer cylinder. Is known. In general, in a gas sensor having such a structure, as shown in FIG. 12A, an electrode terminal section 102 for extracting an output of the detection element 101 to the outside or supplying power to a circuit section in the detection element 101. Are provided so as to protrude from the rear end face of the detection element 101. A lead frame 103 is connected to these electrode terminals 102.
Are joined by a joining portion 105 such as a spot welded portion, and further, a lead wire (not shown) is joined to the lead frame 103, so that output is taken out or power is supplied. On the other hand, the space between the outer surface of the detection element 101 and the inner surface of the metal shell 104 is sealed with a sealing material layer 106 such as glass.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図12
(a)に示すように、上述のようなガスセンサにおいて
は、電極端子部102とリードフレーム103との接合
部105は、封着材層106の外側に露出した形になっ
ているのが通常である。ここで、電極端子部102は一
般にPt線等の金属線で構成されるが、セラミック製の
検出素子101と一体焼成される関係上、結晶粒成長を
起こして抗折強度の低下したものになっていることが多
い。そして、上記のように電極端子部102が接合部1
05とともに大きく露出した構造になっていると、ガス
センサの組立時あるいは使用時等において外力が加わっ
た場合、電極端子部102が接合部105の近傍あるい
は基端部等において折損しやすく、断線などのトラブル
が発生しやすい欠点がある。
However, FIG.
As shown in (a), in the gas sensor as described above, the joining portion 105 between the electrode terminal portion 102 and the lead frame 103 is generally exposed outside the sealing material layer 106. is there. Here, the electrode terminal portion 102 is generally formed of a metal wire such as a Pt wire, but since the electrode terminal portion 102 is integrally fired with the ceramic detection element 101, crystal grain growth occurs and the bending strength is reduced. Often have. Then, as described above, the electrode terminal portion 102 is
When the gas sensor has a large exposed structure, when an external force is applied at the time of assembling or using the gas sensor, the electrode terminal portion 102 is liable to break near the joint portion 105 or at the base end portion, and the like. There is a disadvantage that trouble easily occurs.

【0004】この場合、図12(b)に示すように、電
極端子部102を接合部105とともに封着材層106
で覆う構成も考えられるが、酸素濃淡電池素子を用いる
酸素センサや空燃比センサ等の場合、検出素子101
の、電極端子部102が突出している端面には、酸素基
準電極に大気を供給する大気導入口が開口していること
が多い。この場合、この面を含めて封着材層106で覆
ってしまうと、酸素基準電極に十分な酸素を供給できな
くなってセンサの作動に支障を来たす問題を生ずる。
[0004] In this case, as shown in FIG.
However, in the case of an oxygen sensor or an air-fuel ratio sensor using an oxygen concentration cell element, the detection element 101
However, an air inlet for supplying the air to the oxygen reference electrode is often opened at the end face from which the electrode terminal portion 102 protrudes. In this case, if the surface is covered with the sealing material layer 106, sufficient oxygen cannot be supplied to the oxygen reference electrode, which causes a problem that the operation of the sensor is hindered.

【0005】本発明の課題は、検出素子の電極端子部が
折損しにくく、ひいては断線等のトラブルが生じにくい
ガスセンサを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a gas sensor in which an electrode terminal portion of a detection element is hardly broken and a trouble such as disconnection is hardly generated.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上述の課
題を解決するために、本発明のガスセンサの第一の構成
は、主体金具の内側に、測定対象となるガス中の被検出
成分を検出する検出部が先端側に形成された長手形状の
検出素子が配置され、その検出素子の後端側には、検出
部と電気的な接続をとるための電極端子部が突出して設
けられており、該電極端子部の突出部分は、検出素子の
先端側に向けてその外周面長手方向に沿う形で折り返さ
れ、その折返し部には、導通部材の一端側が接合部によ
り接合されて後方側に伸びており、さらに、主体金具の
内側において検出素子の周囲には、導通部材と電極端子
部との接合部を覆う形で封着材層が形成されていること
を特徴とする。
Means for Solving the Problems and Actions / Effects In order to solve the above-mentioned problems, a first configuration of a gas sensor according to the present invention is to dispose a component to be detected in a gas to be measured inside a metal shell. A detection element having a longitudinal shape in which a detection section to be detected is formed on the front end side is disposed, and an electrode terminal section for electrically connecting to the detection section is provided on the rear end side of the detection element so as to protrude therefrom. The protruding portion of the electrode terminal portion is folded back toward the tip end of the detection element along the longitudinal direction of its outer peripheral surface, and one end of the conducting member is joined to the folded portion at the rear side by a joining portion. Further, a sealing material layer is formed around the detection element inside the metal shell so as to cover the joint between the conductive member and the electrode terminal portion.

【0007】なお、封着材層は無機系のもの、例えばガ
ラスを主体とするものを使用することができる。
The sealing material layer may be made of an inorganic material, for example, a material mainly composed of glass.

【0008】上記本発明のガスセンサにおいては、検出
素子の後端側から突出する電極端子部が、検出素子の先
端側に向けて折り返され、その折返し部において導通部
材(例えばリードフレーム)との接合部を形成し、さら
にその外側を封着材層で覆った構成とした。このため、
ガスセンサの組立時あるいは使用時において電極端子部
に外力が加わった場合等に、電極端子部の基端部や接合
部に過度な曲げ力や引張力が作用することを封着材層が
阻止する形となるので、該電極端子部の折損が生じにく
くなり、ひいては断線等のトラブルも生じにくくなる。
また、電極端子部の折り返し長さを検出素子の長手方向
に沿って比較的大きく設定でき、その封着材層によって
覆われる長さも大きくできるので、電極端子部への曲げ
力や引張力の作用を抑制する効果を一層顕著なものとす
ることができる。
In the gas sensor of the present invention, the electrode terminal projecting from the rear end of the detection element is folded toward the front end of the detection element, and the folded portion is joined to a conductive member (eg, a lead frame). A portion was formed, and the outside thereof was covered with a sealing material layer. For this reason,
When an external force is applied to the electrode terminal during assembly or use of the gas sensor, the sealing material layer prevents an excessive bending or tensile force from acting on the base end or the joint of the electrode terminal. Because of the shape, breakage of the electrode terminal portion hardly occurs, and furthermore, trouble such as disconnection hardly occurs.
In addition, the folded length of the electrode terminal portion can be set relatively large along the longitudinal direction of the detection element, and the length covered by the sealing material layer can be increased. Can be made more remarkable.

【0009】また、本発明のガスセンサの第二の構成
は、主体金具の内側に、測定対象となるガス中の被検出
成分を検出する検出部が先端側に形成された検出素子が
配置され、その検出素子において検出部は、酸素イオン
伝導性固体電解質層の片側に検出側多孔質電極を、これ
と反対側に酸素基準側多孔質電極を形成した酸素濃淡電
池素子を含むものとして構成され、他方、検出素子の長
手方向に沿ってその内部には多孔質材料からなる電極リ
ード部が、一端が酸素基準側多孔質電極に接続するとと
もに、他端側が検出素子の検出部が設けられているのと
は反対側の端部に露出する形態で形成され、検出側多孔
質電極と酸素基準側多孔質電極との間には、酸素基準側
多孔質電極側に酸素が汲み込まれる方向に微小なポンピ
ング電流が印加され、その汲み込まれた酸素が酸素基準
側多孔質電極内に所定レベルの基準酸素濃度を形成する
とともに、該酸素は電極リード部を経て、その他端側に
形成された露出部をガス放出口としてここから大気中に
放出されるようになっており、さらに、検出素子の後端
側からは、検出部と電気的な接続をとるための電極端子
部が突出して設けられ、該電極端子部の突出部分には、
導通部材の一端側が接合部により接合されて後方側に伸
びており、主体金具の内側において検出素子の周囲に
は、導通部材と電極端子部との接合部は覆い、ガス放出
口は覆わない形で封着材層が形成されていることを特徴
とする。
In a second configuration of the gas sensor according to the present invention, a detecting element having a detecting portion for detecting a component to be detected in the gas to be measured is formed inside the metallic shell, In the detection element, the detection section is configured as including an oxygen concentration cell element in which a detection-side porous electrode is formed on one side of the oxygen ion-conductive solid electrolyte layer, and an oxygen reference-side porous electrode is formed on the opposite side. On the other hand, an electrode lead portion made of a porous material is provided inside the detection element along the longitudinal direction, one end of which is connected to the oxygen reference side porous electrode, and the other end is provided with a detection portion of the detection element. It is formed so as to be exposed at the end opposite to the end, and a minute space is formed between the detection-side porous electrode and the oxygen-reference-side porous electrode in a direction in which oxygen is pumped into the oxygen-reference-side porous electrode. High pumping current is applied The pumped oxygen forms a predetermined level of reference oxygen concentration in the oxygen reference side porous electrode, and the oxygen passes through the electrode lead portion, and the exposed portion formed at the other end is used as a gas discharge port. From the rear end side of the detecting element, and an electrode terminal portion for electrically connecting to the detecting portion is provided so as to protrude therefrom. In part,
One end of the conducting member is joined by a joining portion and extends rearward. Around the detecting element inside the metal shell, the joining portion between the conducting member and the electrode terminal portion is covered, and the gas discharge port is not covered. Wherein a sealing material layer is formed.

【0010】また、第三の構成は、主体金具の内側に、
測定対象となるガス中の被検出成分を検出する検出部が
先端側に形成された長手形状の検出素子が配置され、そ
の検出素子において検出部は、酸素イオン伝導性固体電
解質層の片側に検出側多孔質電極を、これと反対側に酸
素基準側多孔質電極を形成した酸素濃淡電池素子を含む
ものとして構成され、また、検出素子には、酸素基準側
多孔質電極に基準ガスを供給するための基準ガス供給通
路が自身の長手方向に沿ってその内部に形成されてお
り、該基準ガス供給通路は、検出素子の検出部が設けら
れているのとは反対側の端部に基準ガス導入口を開口し
ており、さらに、また、検出素子の後端側からは、検出
部と電気的な接続をとるための電極端子部が突出して設
けられ、該電極端子部の突出部分には、導通部材の一端
側が接合部により接合されて後方側に伸びており、主体
金具の内側において検出素子の周囲には、導通部材と電
極端子部との接合部は覆い、基準ガス導入口は覆わない
形で封着材層が形成されていることを特徴とする。
[0010] The third configuration is that, inside the metallic shell,
A long detecting element is disposed on the tip side of a detecting section for detecting a component to be detected in a gas to be measured, and the detecting section of the detecting element detects on one side of the oxygen ion conductive solid electrolyte layer. The side porous electrode is configured to include an oxygen concentration cell element having an oxygen reference side porous electrode formed on the opposite side, and the detection element supplies a reference gas to the oxygen reference side porous electrode. A reference gas supply passage is formed in the inside thereof along the longitudinal direction thereof, and the reference gas supply passage is provided at the end opposite to the end where the detection portion of the detection element is provided. An opening is opened, and further, from the rear end side of the detecting element, an electrode terminal portion for electrically connecting to the detecting portion is provided so as to protrude, and a protruding portion of the electrode terminal portion is provided. , One end of the conductive member is A sealing material layer is formed around the detection element inside the metal shell so as to cover the joint between the conductive member and the electrode terminal portion and not to cover the reference gas inlet. It is characterized by having.

【0011】これら本発明のガスセンサの第二ないし第
三の構成では、酸素濃淡電池素子を含む検出素子のガス
放出口ないし基準ガス導入口(例えば大気導入口)は覆
わず、導通部材と電極端子部との接合部は覆うように封
着材層を形成したから、ガスセンサの組立時あるいは使
用時において電極端子部に外力が加わった場合等に、電
極端子部の基端部や接合部に過度な曲げ力や引張力が作
用することを封着材層が阻止する形となるので、該電極
端子部の折損が生じにくくなり、ひいては断線等のトラ
ブルも生じにくくなる。また、ガス放出口ないし基準ガ
ス導入口は封着材層で覆われないので、前者の場合はポ
ンピングされた酸素の放出がスムーズに進み、後者の場
合は酸素基準電極に十分な酸素を供給できるので、いず
れの場合もセンサを問題なく作動させることができる。
In the second and third configurations of the gas sensor according to the present invention, the gas discharge port or the reference gas inlet (for example, the air inlet) of the detecting element including the oxygen concentration cell element is not covered, and the conductive member and the electrode terminal are not covered. Since the sealing material layer is formed so as to cover the joint with the electrode part, if an external force is applied to the electrode terminal when assembling or using the gas sensor, excessive force may be applied to the base end or the joint of the electrode terminal. Since the sealing material layer prevents the application of an excessive bending force or tensile force, breakage of the electrode terminal portion is less likely to occur, and troubles such as disconnection are less likely to occur. In addition, since the gas discharge port or the reference gas inlet is not covered with the sealing material layer, the release of the pumped oxygen proceeds smoothly in the former case, and sufficient oxygen can be supplied to the oxygen reference electrode in the latter case. Therefore, in any case, the sensor can be operated without any problem.

【0012】この場合、上記ガスセンサは、基準ガス導
入口が検出素子の後端面に開口しており、電極端子部の
突出部分は、検出素子の先端側に向けてその外周面長手
方向に沿う形で折り返され、その折返し部には、導通部
材の一端側が接合部により接合されて後方側に伸びてお
り、さらに、封着材層は、検出素子の後端面をガス放出
口又は基準ガス導入口とともに露出させた状態で、接合
部を電極端子部の折返し部とともに覆うものとして構成
することができる。
In this case, the gas sensor has a reference gas inlet opening at the rear end face of the detection element, and the protruding portion of the electrode terminal portion is formed along the longitudinal direction of the outer peripheral surface toward the front end side of the detection element. In the folded portion, one end of the conductive member is joined by a joining portion and extends rearward, and further, the sealing material layer has a rear end face of the detecting element formed at a gas outlet or a reference gas inlet. In the state of being exposed at the same time, the bonding portion can be configured to be covered together with the folded portion of the electrode terminal portion.

【0013】電極端子部に折返し部を形成することで、
検出素子の検出部の形成側を前方側、これと反対側を後
方側として、ガス放出口又は基準ガス導入口が形成され
る検出素子後端面よりも接合部を前方側に位置させるこ
とが可能となり、ひいては基準ガス放出口又はガス導入
口を露出させた状態で、接合部のみを覆う構造が合理的
に実現される。また、電極端子部の折り返し長さを検出
素子の長手方向に沿って比較的大きく設定でき、その封
着材層によって覆われる長さも大きくできるので、電極
端子部への曲げ力や引張力の作用を抑制する効果を一層
顕著なものとすることができる。
By forming a folded portion in the electrode terminal portion,
With the formation side of the detection portion of the detection element as the front side and the opposite side as the rear side, it is possible to position the joint portion on the front side with respect to the rear end face of the detection element where the gas discharge port or reference gas introduction port is formed As a result, a structure that covers only the joint portion with the reference gas outlet or the gas inlet exposed is rationally realized. In addition, the folded length of the electrode terminal portion can be set relatively large along the longitudinal direction of the detection element, and the length covered by the sealing material layer can be increased. Can be made more remarkable.

【0014】一方、上記ガスセンサは、検出素子の後端
部に、該検出素子の後端面及び外周面に開放する切欠部
が、該検出素子の長手方向前端側に向けて切れ込む形態
で形成され、この切欠部の内側において導通部材は、当
該切欠部内に突出する電極端子部と接合部により接合さ
れる一方、ガス放出口又は基準ガス導入口は該検出素子
の後端面に開口しており、封着材層は、検出素子の後端
面をガス放出口又は基準ガス導入口とともに露出させた
状態で、切欠部内の接合部を電極端子部とともに覆うも
のとなるように構成することもできる。
On the other hand, the gas sensor has a notch formed in a rear end portion of the detection element, the cutout portion being open to a rear end surface and an outer peripheral surface of the detection element so as to be cut toward a front end side in a longitudinal direction of the detection element. Inside the notch, the conductive member is joined to the electrode terminal projecting into the notch by a joint, while the gas discharge port or the reference gas inlet is open at the rear end face of the detection element, The adhesive layer may be configured to cover the joint in the cutout together with the electrode terminal in a state where the rear end face of the detection element is exposed together with the gas outlet or the reference gas inlet.

【0015】この構成では、上述のように切欠部を形成
して、この切欠部内に電極端子部を突出させることによ
り、検出素子後端面よりも接合部を前方側に位置させる
ことが可能となり、ひいてはガス放出口又は基準ガス導
入口を露出させた状態で、接合部のみを覆う構造が合理
的に実現される。
In this configuration, the notch is formed as described above, and by projecting the electrode terminal portion into the notch, it is possible to position the joint portion forward of the rear end face of the detection element. Eventually, a structure that covers only the joint with the gas outlet or the reference gas inlet exposed is rationally realized.

【0016】さて、上記本発明のガスセンサの構成に
は、次のような発明内容を付け加えることができる。す
なわち、該発明は、筒状の主体金具と、先端部に検出部
が形成されて該検出部を主体金具の一方の端部から突出
させる形態で該主体金具の内側に配置され、測定対象と
なるガス中の被検出成分を検出する検出素子と、軸方向
一端側に形成された開口部から主体金具の他方の端部が
軸方向に挿入され、当該主体金具との間に重なり部を形
成する外筒と、重なり部において主体金具と外筒とを気
密状態に結合する結合部とを備え、上記他方の端部側に
おいて主体金具の外周面には、外向きに突出する突出部
が周方向に沿って形成され、外筒の開口部側の端部がそ
の突出部の表面の少なくとも一部を覆うことを特徴とす
る。
The following content of the present invention can be added to the configuration of the gas sensor of the present invention. That is, the present invention provides a cylindrical metal shell, a detection section is formed at the tip end, and the detection section is disposed inside the metal shell in a form to protrude from one end of the metal shell. The other end of the metal shell is inserted in the axial direction from an opening formed on one end side in the axial direction, and a detection element for detecting a component to be detected in the gas to form an overlapping portion with the metal shell. An outer cylinder, and a connecting portion for airtightly connecting the metal shell and the outer cylinder at the overlapping portion, and a protruding portion projecting outward on the outer peripheral surface of the metal shell at the other end side. The end of the outer cylinder on the opening side covers at least a part of the surface of the protrusion.

【0017】主体金具の突出部は、例えばガスセンサを
取付け用の孔部等に挿入して取付ける際に、その孔部開
口縁と当接してガスセンサが孔部内に落ち込むことを防
止するとともに、検出素子の取付け位置を決めるストッ
パ部として機能するものであり、例えば主体金具の外周
面から周方向に沿って鍔状に突出形成されるフランジ部
とすることができる。
The projecting portion of the metal shell contacts the opening edge of the hole when the gas sensor is inserted into the mounting hole or the like, for example, to prevent the gas sensor from dropping into the hole and to detect the detecting element. It functions as a stopper that determines the mounting position of the metal shell, and may be, for example, a flange that is formed in a flange shape along the circumferential direction from the outer peripheral surface of the metal shell.

【0018】上記発明によれば、主体金具の突出部外面
の少なくとも一部を、外筒の開口部側の端部で覆うよう
にしたから、その覆われた部分においては、水滴等が突
出部の外面に直接付着することが防止される。これによ
り、水しぶき等がかかっても主体金具側に強い熱衝撃が
生じにくく、ひいては封着材層や検出素子にその影響が
及びにくくなって、その寿命を延ばすことができる。
According to the above invention, at least a part of the outer surface of the protruding portion of the metal shell is covered with the end of the outer cylinder on the opening side. Is prevented from directly adhering to the outer surface. This makes it difficult for a strong thermal shock to occur on the metallic shell side even when splashed or the like is applied, thereby making it less likely to affect the sealing material layer and the detection element, and extending the life thereof.

【0019】なお、外筒と主体金具との結合部はレーザ
ー溶接部や抵抗溶接等の溶接により形成したり、あるい
はろう付けにより形成することができる。この場合、レ
ーザー溶接により結合部を形成した場合、外筒と主体金
具との密着・一体化領域の面積をろう付けと比較して小
さくすることができ、ひいては水滴等が結合部に付着し
たときの急冷作用をより効果的に抑制することができる
ので、本発明により好適であるといえる。
The joint between the outer cylinder and the metallic shell can be formed by welding such as laser welding or resistance welding, or can be formed by brazing. In this case, when the joint is formed by laser welding, the area of the contact / integration region between the outer cylinder and the metal shell can be reduced as compared with brazing, and when water droplets and the like adhere to the joint, It can be said that the quenching effect of the present invention can be more effectively suppressed, so that the present invention is more suitable.

【0020】突出部を前述のフランジ部とする場合、主
体金具の軸線方向において検出部の突出側を前方側と
し、これと反対側を後方側として、外筒の開口部側の端
部は、フランジ部の後方側端面を少なくとも覆うものと
することができる。該フランジ部の後方側端面は、セン
サ取付け状態において水滴等を特に受けやすい部分であ
り、これを外筒端部で覆うことで主体金具への熱衝撃を
より効果的に緩和することができる。
When the projecting portion is the above-mentioned flange portion, the projecting side of the detecting portion in the axial direction of the metallic shell is defined as the front side, and the opposite side is defined as the rear side. At least the rear end surface of the flange portion may be covered. The rear end surface of the flange portion is a portion that is particularly susceptible to water droplets or the like when the sensor is mounted. By covering this with the outer cylinder end portion, thermal shock to the metal shell can be more effectively reduced.

【0021】この場合、外筒の開口部側の端部により、
フランジ部の後方側端面とともに該フランジ部の外周面
も覆うものとすれば、外筒によるフランジ部の被覆面積
が増大し、主体金具等への熱衝撃の緩和をより効果的に
図ることができる。この場合、前述の結合部を、そのフ
ランジ部の外周面に沿って円環状に形成することができ
る。結合部は、外筒と主体金具とが密着・一体化する領
域であるから、水滴付着による主体金具の急冷が特に生
じやすく、内側の封着材層に対する熱衝撃の影響等も大
きくなりがちとなる。しかし、これをフランジ部の外周
面に形成することで、該結合部における冷却はフランジ
部の半径方向に伝播した後に内側の封着材層に至る形と
なるので、それによる熱衝撃の影響も一層及びにくくな
る効果が達成される。また、フランジ部の後端面に特に
結合部を形成しない構成とすれば、該後端面とこれを覆
う外筒端部とは一体化せずに単に接触するのみとなる
か、あるいはわずかな隙間が形成される形となるので、
主体金具の該部分における熱衝撃の発生をさらに効果的
に防止ないし抑制することができるようになる。
In this case, the end of the outer cylinder on the opening side side
If the outer peripheral surface of the flange portion is covered together with the rear end surface of the flange portion, the area of the flange portion covered by the outer cylinder increases, and the thermal shock to the metal shell and the like can be more effectively reduced. . In this case, the above-described connecting portion can be formed in an annular shape along the outer peripheral surface of the flange portion. Since the joint portion is a region where the outer cylinder and the metal shell are in close contact with and integrated with each other, rapid cooling of the metal shell due to adhesion of water droplets is particularly likely to occur, and the influence of thermal shock on the inner sealing material layer tends to be large. Become. However, by forming this on the outer peripheral surface of the flange portion, the cooling at the joint portion propagates in the radial direction of the flange portion and then reaches the inner sealing material layer. The effect of becoming even more difficult is achieved. Further, if the rear end surface of the flange portion is not particularly formed with a coupling portion, the rear end surface and the end portion of the outer cylinder covering the rear end surface are merely in contact with each other without being integrated, or a slight gap is formed. Because it is formed form,
It is possible to more effectively prevent or suppress the occurrence of thermal shock in the portion of the metal shell.

【0022】次に、外筒は、開口部側の端部寄りにおい
てその軸方向中間に段付部を形成してそれよりも先端側
を拡径することができ、その外筒の拡径部にフランジ部
を段付部に当たる位置まで挿入する構成とすることがで
きる。外筒の拡径部にフランジ部を挿入し、段部にその
後端面を当てて止めるようにすることで、外筒の主体金
具に対する組付の位置決めが行いやすくなる。また、結
合部がフランジ部の外周面又は後端面に対応する位置に
形成される場合は、フランジ部の後端面を主体金具の対
応する端面と面一に形成することができる。これによ
り、主体金具の製造が容易になる。
Next, the outer cylinder can be formed with a stepped portion in the middle in the axial direction near the end on the opening side, and the tip end side can be made larger in diameter than the stepped portion. The flange portion can be inserted to a position where the flange portion hits the stepped portion. By inserting the flange portion into the enlarged diameter portion of the outer cylinder and stopping the rear end face against the step portion, positioning of the assembly of the outer cylinder with respect to the metal shell becomes easier. When the coupling portion is formed at a position corresponding to the outer peripheral surface or the rear end surface of the flange portion, the rear end surface of the flange portion can be formed flush with the corresponding end surface of the metal shell. This facilitates manufacture of the metal shell.

【0023】主体金具の内面と検出素子の外面との間が
ガラスを主体とする封着材層によって封着される場合、
軸線方向においてその封着材層の後端位置を、フランジ
部の後端面位置よりも前方に位置させることが望まし
い。こうすることにより、例えばフランジ部後端面側に
水滴等が付着した場合も、封着材層の後端位置がフラン
ジ部後端面よりも後方に位置することで、その急冷によ
る熱衝撃等が封着材層に伝わりにくくなる。なお、封着
材層の後端位置は、より望ましくはフランジ部の前端面
よりも前方側に位置させるのがよい。
When the space between the inner surface of the metal shell and the outer surface of the detection element is sealed by a sealing material layer mainly composed of glass,
It is desirable to position the rear end position of the sealing material layer in the axial direction ahead of the rear end surface position of the flange portion. In this way, for example, even when water droplets or the like adhere to the rear end face of the flange portion, the rear end position of the sealing material layer is located behind the rear end surface of the flange portion, so that thermal shock due to rapid cooling can be prevented. It is difficult to transmit to the dressing layer. The rear end position of the sealing material layer is more desirably located on the front side than the front end surface of the flange portion.

【0024】また、本発明のガスセンサは、次のような
形態で取付部に主体金具を取り付ける構成とすることが
できる。すなわち、外周面に雄ねじ部が形成された筒状
の取付部内に主体金具を挿入して、その取付部の端面に
突出部を当接させた状態とする。そして、両端が開口す
るねじ孔を有して該ねじ孔の後端側開口縁に沿って内向
きに突出する張出部が形成されたナット部材を、外筒に
対しその後端側から外挿し、さらにこれを取付部の雄ね
じ部に螺合させることにより、突出部を取付部の端面と
ナット部材の張出部との間で挟み付けて保持する。
Further, the gas sensor of the present invention can be configured so that the metallic shell is attached to the attaching portion in the following manner. That is, the metal shell is inserted into the cylindrical mounting portion having the male screw portion formed on the outer peripheral surface, and the protruding portion is brought into contact with the end surface of the mounting portion. Then, a nut member having a screw hole open at both ends and having a projecting portion formed to protrude inward along the rear end side opening edge of the screw hole is externally inserted into the outer cylinder from the rear end side. Further, by screwing this to the male screw portion of the mounting portion, the protruding portion is sandwiched and held between the end face of the mounting portion and the overhang portion of the nut member.

【0025】本発明のガスセンサにおいて、このような
取付け構造を採用することで、以下に述べる種々の効果
が達成される。 突出部表面を覆う外筒の開口部側端部を、ナット部材
の張出部と突出部との間に挟み込む形にすることで、ナ
ット部材の貫通孔内面と外筒の外周面との間に形成され
る隙間に、突出部の表面(例えばフランジ部の後端面)
が直接露出しなくなり、水滴等の付着による主体金具へ
の熱衝撃がより効果的に緩和される。 突出部をフランジ部として外筒の開口部側端部により
突出部の後端面及び外周面を覆い、さらに結合部をフラ
ンジ部の外周面に対応する位置に形成する構成では、結
合部が形成されるフランジ部外周面がナット部材により
覆われる形となるから、該部分に水滴等が極めて進入し
にくくなり、ひいては主体金具に対する熱衝撃を一層効
果的に防止ないし抑制することができる。
In the gas sensor of the present invention, various effects described below are achieved by adopting such a mounting structure. By forming the opening side end of the outer cylinder covering the protruding portion surface between the overhanging portion of the nut member and the protruding portion, the gap between the inner surface of the through hole of the nut member and the outer peripheral surface of the outer cylinder is formed. The surface of the protruding part (for example, the rear end face of the flange part)
Are not directly exposed, and the thermal shock to the metallic shell due to adhesion of water droplets or the like is more effectively alleviated. In a configuration in which the protrusion is a flange portion, the rear end surface and the outer peripheral surface of the protrusion are covered by the opening side end of the outer cylinder, and the coupling portion is formed at a position corresponding to the outer peripheral surface of the flange portion. Since the outer peripheral surface of the flange portion is covered with the nut member, it is extremely difficult for water droplets and the like to enter the portion, and as a result, thermal shock to the metal shell can be more effectively prevented or suppressed.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に示す実施例を参照して説明する。図1には、この発
明のガスセンサの一実施例として、自動車等の排気ガス
中の酸素濃度を検出する酸素センサ1を示している。こ
の酸素センサ1は通称λセンサあるいはO2センサと呼
ばれるもので、細長い板状のセラミック素子2(検出素
子)を備え、その先端側が排気管内を流れる高温の排気
ガスに晒される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 shows an oxygen sensor 1 for detecting the concentration of oxygen in exhaust gas of an automobile or the like as an embodiment of the gas sensor of the present invention. The oxygen sensor 1 is commonly called a λ sensor or an O 2 sensor, and includes an elongated plate-shaped ceramic element 2 (detection element), and its tip end is exposed to high-temperature exhaust gas flowing in an exhaust pipe.

【0027】セラミック素子2は方形状断面を有し、図
2(a)に示すように、それぞれ横長板状に形成された
酸素濃淡電池素子21と、該酸素濃淡電池素子21を所
定の活性化温度に加熱するヒータ22とが積層されたも
のとして構成されている。酸素濃淡電池素子21は、酸
素イオン伝導性を有する固体電解質により構成されてい
る。そのような固体電解質としては、Y23ないしCa
Oを固溶させたZrO2が代表的なものであるが、それ
以外のアルカリ土類金属ないし希土類金属の酸化物とZ
rO2との固溶体を使用してもよい。また、ベースとな
るZrO2にはHfO2が含有されていてもよい。一方、
ヒータ22は、高融点金属あるいは導電性セラミックで
構成された抵抗発熱体パターン23をセラミック基体中
に埋設した公知のセラミックヒータで構成されている。
The ceramic element 2 has a rectangular cross section, and as shown in FIG. 2A, an oxygen concentration cell element 21 formed in a horizontally long plate shape, and the oxygen concentration cell element 21 is activated by a predetermined activation. A heater 22 for heating to a temperature is stacked. The oxygen concentration cell element 21 is made of a solid electrolyte having oxygen ion conductivity. Such solid electrolytes include Y 2 O 3 and Ca
ZrO 2 in which O is dissolved is a typical example, but other oxides of alkaline earth metals or rare earth metals and ZrO 2
A solid solution with rO 2 may be used. Further, ZfO 2 serving as a base may contain HfO 2 . on the other hand,
The heater 22 is a known ceramic heater in which a resistance heating element pattern 23 made of a high melting point metal or conductive ceramic is embedded in a ceramic base.

【0028】酸素濃淡電池素子21には、その長手方向
における一方の端部(主体金具3の先端より突出する部
分)寄りにおいてその両面に、酸素分子解離能を有した
多孔質電極25,26が形成されており、それら電極2
5,26及びそれらの間に挟まれる固体電解質部分が検
出部Dを形成することとなる。
The oxygen concentration cell element 21 has porous electrodes 25 and 26 having oxygen molecule dissociating ability on both sides near one end (a part protruding from the tip of the metal shell 3) in the longitudinal direction. Electrodes 2
5, 26 and the solid electrolyte portion sandwiched therebetween form the detection portion D.

【0029】各多孔質電極25,26からは、該酸素濃
淡電池素子21の長手方向に沿って延び、末端が酸素セ
ンサ1の取付基端側の端面に至る電極リード部25a,
26aがそれぞれ一体に形成されている。電極リード部
25a及び26aの末端側は、図2(c)に示すよう
に、酸素濃淡電池素子21を厚さ方向に横切るビア26
b,26bにより板面厚さ方向中間部に埋設された電極
端子部8,8と接続されている。電極端子部8は例えば
Pt線等で構成されるとともに、図2(a)に示すよう
に、一端側が酸素濃淡電池素子21に埋設されて、他端
側が該素子21の端面から突出しており、さらに、その
突出部分が該酸素濃淡電池素子21の板面に沿うように
折り返されて折返し部8aが形成されている。一方、ヒ
ータ22において抵抗発熱体パターン23に通電するリ
ード部23aにも、その端部側には、上記酸素濃淡電池
素子21と同様の形態で電極端子部8の一端側が電気的
に接合され、他端側はヒータ22の板面に沿うように折
り返されて、折返し部8aが形成されている。
From each of the porous electrodes 25, 26, an electrode lead portion 25 a, which extends along the longitudinal direction of the oxygen concentration cell element 21 and has an end reaching an end face of the oxygen sensor 1 on the mounting base end side.
26a are integrally formed. As shown in FIG. 2 (c), terminal ends of the electrode lead portions 25a and 26a have vias 26 crossing the oxygen concentration cell element 21 in the thickness direction.
b, 26b are connected to the electrode terminal portions 8, 8 buried in the middle portion in the thickness direction of the plate surface. The electrode terminal portion 8 is made of, for example, a Pt wire or the like, and has one end side embedded in the oxygen concentration cell element 21 and the other end side protruding from the end face of the element 21 as shown in FIG. Further, the protruding portion is folded back along the plate surface of the oxygen concentration cell element 21 to form a folded portion 8a. On the other hand, one end of the electrode terminal portion 8 is also electrically connected to the end portion of the lead portion 23 a for supplying electricity to the resistance heating element pattern 23 in the heater 22 in the same manner as the oxygen concentration cell element 21. The other end is folded along the plate surface of the heater 22 to form a folded portion 8a.

【0030】このようなセラミック素子2は、以下のよ
うにして得られる。すなわち図2(b)に示すように、
酸素濃淡電池素子21となるべき2枚のグリーンシート
21’,21’を用意する。そして、Pt等の金属線材
8’,8’の各一端側を、グリーンシート21’の端部
側においてリード部23aのパターン形成が予定された
所定位置に位置決めし、その状態で双方のグリーンシー
ト21’,21’を積層する。そして、それらグリーン
シート21’,21’の表面に電極25,26及び電極
リード部25a,26aに対応したパターン形状にPt
又はPt合金など、酸素分子解離反応の触媒活性を有し
た金属粉末の導電性ペースト層25’,26’をスクリ
ーン印刷により形成する。このとき、金属線材8’,
8’の対応位置において両グリーンシート21’,2
1’には、ビア26b,26bを形成するための貫通孔
(図示せず)を形成しておく。これにより、この貫通孔
にペーストが充填され、ビアのパターンが形成されるこ
ととなる。このようにして得られた積層体を焼成するこ
とにより、図2(a)に示す酸素濃淡電池素子21が製
造される(ただし、この段階では、金属線材8’,8’
に基づく電極端子部8には折返し部8aは形成されてい
ない)。
Such a ceramic element 2 is obtained as follows. That is, as shown in FIG.
Two green sheets 21 ′ and 21 ′ to be the oxygen concentration cell elements 21 are prepared. Then, one end of each of the metal wires 8 ′, 8 ′ such as Pt is positioned at a predetermined position where the pattern of the lead portion 23 a is to be formed on the end of the green sheet 21 ′. 21 ′, 21 ′ are laminated. Then, Pt is formed on the surface of the green sheets 21 ', 21' in a pattern shape corresponding to the electrodes 25, 26 and the electrode lead portions 25a, 26a.
Alternatively, the conductive paste layers 25 ′ and 26 ′ of a metal powder having a catalytic activity of the oxygen molecule dissociation reaction such as a Pt alloy are formed by screen printing. At this time, the metal wire 8 ',
At the corresponding position of 8 ', both green sheets 21', 2
A through hole (not shown) for forming vias 26b, 26b is formed in 1 '. As a result, the paste is filled in the through holes, and a via pattern is formed. By firing the thus obtained laminate, the oxygen concentration cell element 21 shown in FIG. 2A is manufactured (however, at this stage, the metal wires 8 ′, 8 ′).
The folded portion 8a is not formed in the electrode terminal portion 8 based on (1).

【0031】一方、ヒータ22は、抵抗発熱体パターン
23に対応した形状の導電性ペースト層をセラミックグ
リーンシートの表面にスクリーン印刷等により形成する
とともに、リード部23aとなるべき部分と導通が取れ
る所定位置に、上記酸素濃淡電池素子21に使用したも
のと同様のリード線を位置決めし、その上から別のセラ
ミックシートを積層してこれを焼成することにより製造
される。
On the other hand, the heater 22 forms a conductive paste layer having a shape corresponding to the resistance heating element pattern 23 on the surface of the ceramic green sheet by screen printing, etc. It is manufactured by positioning a lead wire similar to that used for the oxygen concentration cell element 21 at a position, laminating another ceramic sheet thereon, and firing this.

【0032】図2(d)に示すように、酸素濃淡電池素
子21とヒータ22とは、ZrO2系セラミックあるい
はAl23系セラミック等のセラミック層27を介して
互いに接合される。そして、その接合側の多孔質電極
(酸素基準側多孔質電極)26には、電極リード部26
a(これも多孔質である)の一端が接続されるととも
に、反対側の多孔質電極(検出側多孔質電極)25との
間には、多孔質電極26側に酸素が汲み込まれる方向に
微小なポンピング電流が印加される。ここで、電極リー
ド部26aは接合された酸素濃淡電池素子21とヒータ
22との間に挟まれる形で、検出素子2の内部に位置
し、その末端面は該検出素子2の取付基端側の端面に露
出して、ガス放出口2sを形成している。そして、上記
ポンピングされた酸素は電極リード部26aを経てガス
放出口2sから大気中に放出される。これにより、多孔
質電極26内の酸素濃度は大気よりも若干高い値に保持
され、酸素基準電極として機能することとなる。一方、
反対側の多孔質電極25は排気ガスと接触する検出側電
極となる。
As shown in FIG. 2D, the oxygen concentration cell element 21 and the heater 22 are joined to each other via a ceramic layer 27 such as ZrO 2 ceramic or Al 2 O 3 ceramic. An electrode lead portion 26 is attached to the porous electrode (oxygen reference side porous electrode) 26 on the joining side.
a (which is also porous) is connected to one end of a porous electrode (detection-side porous electrode) 25 in the direction in which oxygen is pumped into the porous electrode 26 side. A small pumping current is applied. Here, the electrode lead portion 26a is located inside the detection element 2 so as to be sandwiched between the joined oxygen concentration cell element 21 and the heater 22, and the terminal surface thereof is on the mounting base end side of the detection element 2. Is exposed at the end face of the gas discharge port to form a gas discharge port 2s. Then, the pumped oxygen is released into the atmosphere from the gas discharge port 2s via the electrode lead portion 26a. As a result, the oxygen concentration in the porous electrode 26 is maintained at a value slightly higher than that in the atmosphere, and functions as an oxygen reference electrode. on the other hand,
The porous electrode 25 on the opposite side becomes a detection-side electrode that comes into contact with the exhaust gas.

【0033】図1に示すように、セラミック素子2の電
極端子部8には、例えばセンサ1の組立工程において折
返し部8が形成され、その折返し部8aにおいてスポッ
ト溶接等で形成される接合部40により、金属薄板等で
構成されたリードフレーム(導通部材)9の先端部と電
気的に接合されている。そして、セラミック素子2が主
体金具3に形成された挿通孔31に挿通されるととも
に、挿通孔31の内面とセラミック素子2の外面との間
には、両者の間を気密状態に封着するガラス等の封着材
層32が形成されている。そして、セラミック素子2
は、封着材層32により、先端の検出部Dが主体金具3
の先端より突出した状態で該主体金具3内に固定される
一方、後端が封着材層32から露出している。これによ
り、封着材層32は、電極端子部8とリードフレーム9
との接合部40は覆い、ガス放出口2sは覆わないもの
となる。
As shown in FIG. 1, a folded portion 8 is formed in the electrode terminal portion 8 of the ceramic element 2 in, for example, a process of assembling the sensor 1, and a joining portion 40 formed by spot welding or the like at the folded portion 8a. As a result, the lead frame (conductive member) 9 made of a thin metal plate or the like is electrically connected to the distal end. Then, the ceramic element 2 is inserted into an insertion hole 31 formed in the metal shell 3, and between the inner surface of the insertion hole 31 and the outer surface of the ceramic element 2, a glass is hermetically sealed. And the like. And the ceramic element 2
The detection part D at the front end is formed of the metal shell 3 by the sealing material layer 32.
While being fixed in the metal shell 3 in a state protruding from the front end, the rear end is exposed from the sealing material layer 32. Thereby, the sealing material layer 32 is formed between the electrode terminal portion 8 and the lead frame 9.
And the gas discharge port 2s is not covered.

【0034】主体金具3の先端外周には、セラミック素
子2の突出部分を覆う金属製のプロテクトカバー6がレ
ーザー溶接あるいは抵抗溶接(例えばスポット溶接)等
によって固着されている。このカバー6は、キャップ状
を呈するもので、その先端や周囲に、排気管内を流れる
高温の排気ガスをカバー6内に導く開口6aが形成され
ている。なお、本明細書では、主体金具3の軸線方向に
おいて検出部Dの突出側を前方側とし、これと反対側を
後方側としている。
A metal protect cover 6 for covering the protruding portion of the ceramic element 2 is fixed to the outer periphery of the distal end of the metal shell 3 by laser welding or resistance welding (for example, spot welding). The cover 6 has a cap shape, and has an opening 6a formed at a tip end and a periphery thereof for guiding high-temperature exhaust gas flowing through the exhaust pipe into the cover 6. In this specification, the protruding side of the detection unit D in the axial direction of the metal shell 3 is referred to as a front side, and the opposite side is referred to as a rear side.

【0035】主体金具3の後端部外周面にはその周方向
に沿って、外向きに突出する突出部としてのフランジ部
15が形成されている。外筒18の軸方向先端寄りには
段付部18aが形成され、その段付部18aよりもさら
に先端側が拡径部18bとされている。そしてフランジ
部15は拡径部18bの内側に挿入され、その後端面が
段付部18a内面に当たって止められるとともに、その
外周面において周方向に環状に形成された結合部として
の溶接部(例えばレーザー溶接部)35により、拡径部
18bと気密接合されている。ここで、溶接部35の幅
はフランジ部15の外周面幅よりも狭く設定されてい
る。また、主体金具3の軸線方向において、封着材層3
2の後端位置は、フランジ部15の前端面位置よりも前
方に位置している(フランジ部15の後端面位置よりも
前方に位置させてもよい)。なお、結合部としての溶接
部35は、レーザー溶接に代えて環状の加締め部により
形成してもよいが、特に高い防水性が望まれる用途に使
用する場合は、レーザー溶接の方が液密性に優れている
のでより望ましいといえる。
A flange portion 15 is formed on the outer peripheral surface of the rear end portion of the metal shell 3 along the circumferential direction as a projecting portion projecting outward. A stepped portion 18a is formed near the front end in the axial direction of the outer cylinder 18, and the front end side of the stepped portion 18a is an enlarged diameter portion 18b. The flange portion 15 is inserted inside the enlarged diameter portion 18b, the rear end surface of the flange portion 15 is abutted against the inner surface of the stepped portion 18a and is stopped. Part) 35, it is hermetically joined to the enlarged diameter part 18b. Here, the width of the welded portion 35 is set smaller than the outer peripheral surface width of the flange portion 15. Further, in the axial direction of the metal shell 3, the sealing material layer 3
The rear end position of 2 is located ahead of the front end position of the flange portion 15 (the front end position may be located ahead of the rear end position of the flange portion 15). In addition, the welded portion 35 as a joint may be formed by an annular caulked portion instead of laser welding. However, when it is used for an application requiring particularly high waterproofness, laser welding is more liquid-tight. It is more desirable because of its excellent properties.

【0036】図1に示すように、主体金具3のフランジ
部15の外側にはナット部材5が取り付けられている。
ナット部材5の内周面にはねじ部5aが形成されるとと
もに、その後端側開口縁には内向きに突出して周方向の
張出部5cが形成され、該張出部5cの内周面が貫通孔
5bを形成している。該ナット部材5は、貫通孔5bに
おいて外筒18に対し後端側から外挿され、後述する取
付け用の筒状部E3の雄ねじ部E2(図3)に締め込ま
れる。
As shown in FIG. 1, a nut member 5 is attached to the outside of the flange portion 15 of the metal shell 3.
A screw portion 5a is formed on the inner peripheral surface of the nut member 5, and a circumferentially extending portion 5c is formed on the rear end side opening edge so as to protrude inward, and an inner peripheral surface of the projecting portion 5c is formed. Form a through hole 5b. The nut member 5 is inserted from the rear end side of the outer cylinder 18 through the through-hole 5b, and is fastened to a male thread portion E2 (FIG. 3) of a mounting tubular portion E3 described later.

【0037】図1に示すように、セラミック素子2の電
極端子部8に接続されたリードフレーム9の他端側に
は、Niからなるリード線10が、スポット溶接等によ
る接合部41により電気的に接続されている。そしてそ
れらリード線10の他端側が樹脂被覆され、これらが収
束状態で保護チューブ17により一体的に覆われてい
る。そして保護チューブ17により覆われた各リード線
10は外筒18の末端側を貫通して外部に延び、それら
の先端に図示しないコネクタプラグが連結される。な
お、外筒18の末端側は保護チューブ17の先端部を覆
うように縮径され、その外周には溶接部あるいは加締め
部等の結合部36が形成されている。
As shown in FIG. 1, a lead wire 10 made of Ni is electrically connected to the other end of the lead frame 9 connected to the electrode terminal portion 8 of the ceramic element 2 by a joint 41 formed by spot welding or the like. It is connected to the. The other ends of the lead wires 10 are covered with a resin, and these are integrally covered by a protective tube 17 in a converged state. Each of the lead wires 10 covered by the protection tube 17 extends to the outside through the distal end of the outer cylinder 18, and a connector plug (not shown) is connected to the tip thereof. The distal end of the outer cylinder 18 is reduced in diameter so as to cover the distal end of the protective tube 17, and a coupling portion 36 such as a welded portion or a caulked portion is formed on the outer periphery.

【0038】図3は、酸素センサ1の車両の排気管Eへ
の取付状態の一例を示すものである。排気管Eには、酸
素センサ1の取付位置に対応して該センサ1の先端部
(検出部D)を挿通するための挿通孔E1が形成されて
いる。また、その挿通孔E1の周縁に対応して排気管E
には、外周面に雄ねじ部E2が形成された筒状部E3が
突出形態でこれと一体に形成されている。この筒状部E
3の内径は、主体金具3の外径よりは少し大きく、フラ
ンジ部15の外径よりは小さく設定されている。取付け
時においては、酸素センサ1を挿通孔E1において排気
管E内に挿入し、フランジ部15の前端面を筒状部E3
の上端面と当接させる。そして、この状態でナット部材
5のねじ部5aをねじ部E2においてフランジ部15側
に締め込むことにより、筒状部E3とナット部材5の張
出部5cとの間でフランジ部15が挾圧・保持され、酸
素センサ1は排気管Eに取り付られた状態となる。
FIG. 3 shows an example of the state of attachment of the oxygen sensor 1 to the exhaust pipe E of the vehicle. The exhaust pipe E is formed with an insertion hole E1 for inserting a tip portion (detection section D) of the sensor 1 corresponding to the mounting position of the oxygen sensor 1. The exhaust pipe E corresponds to the periphery of the insertion hole E1.
, A cylindrical portion E3 having a male screw portion E2 formed on the outer peripheral surface is formed integrally with the cylindrical portion E3 in a protruding form. This cylindrical portion E
The inner diameter of 3 is set slightly larger than the outer diameter of the metal shell 3 and smaller than the outer diameter of the flange portion 15. At the time of mounting, the oxygen sensor 1 is inserted into the exhaust pipe E through the insertion hole E1, and the front end face of the flange portion 15 is connected to the cylindrical portion E3.
Contact with the top surface of Then, in this state, the screw portion 5a of the nut member 5 is tightened toward the flange portion 15 at the screw portion E2, so that the flange portion 15 is pressed between the cylindrical portion E3 and the overhang portion 5c of the nut member 5. -It is held and the oxygen sensor 1 is attached to the exhaust pipe E.

【0039】以下、酸素センサ1の作動について説明す
る。図3に示すように、酸素センサ1は、ナット部材5
のねじ部5aにおいて車両の排気管Eに固定され、また
コネクタプラグが図示しないコントローラに接続されて
使用に供される。そして、その検出部Dが排気ガスに晒
されると、酸素濃淡電池素子21の多孔質電極25(図
2)が排気ガスと接触し、酸素濃淡電池素子21には該
排気ガス中の酸素濃度に応じた酸素濃淡電池起電力が生
じる。この起電力が、電極リード部25a及び26aを
経て電極端子部8,8、さらにはリード線10,10を
介してセンサ出力として取り出される。この種のλセン
サ(あるいはO2センサ)は、排気ガス組成が理論空燃
比となる近傍で濃淡電池起電力が急激に変化する特性を
示すことから、空燃比検出用に広く使用されるものであ
る。
Hereinafter, the operation of the oxygen sensor 1 will be described. As shown in FIG. 3, the oxygen sensor 1 includes a nut member 5
Is fixed to the exhaust pipe E of the vehicle at the screw portion 5a, and a connector plug is connected to a controller (not shown) for use. When the detecting section D is exposed to the exhaust gas, the porous electrode 25 (FIG. 2) of the oxygen concentration cell element 21 comes into contact with the exhaust gas, and the oxygen concentration cell element 21 detects the oxygen concentration in the exhaust gas. The corresponding oxygen concentration cell electromotive force is generated. This electromotive force is taken out as a sensor output via the electrode terminal portions 8, 8 via the electrode lead portions 25a and 26a, and further via the lead wires 10, 10. This type of λ sensor (or O 2 sensor) is widely used for air-fuel ratio detection because it exhibits a characteristic in which the concentration cell electromotive force changes abruptly in the vicinity where the exhaust gas composition reaches the stoichiometric air-fuel ratio. is there.

【0040】ここで、図1に示すように、本発明の酸素
センサ1の構成によれば、電極端子部8とリードフレー
ム9との接合部40が封着材層32により封着されてい
るため、酸素センサ1の組立時あるいは使用時等に外部
から電極端子部8に引張力が加わった場合等において
も、接合部40にその引張力が過度に加わることがな
く、ひいては断線等を生じにくくすることができる。ま
た、電極端子部8,8の折り返し長さを検出素子2の長
手方向に沿って比較的大きく設定でき、その封着材層3
2によって覆われる長さも大きくできるので、電極端子
部8,8への曲げ力や引張力の作用を抑制する効果を一
層顕著なものとすることができる。さらに、大気導入口
2sは封着材層32により覆われていないので、多孔質
電極26を酸素基準電極として支障なく機能させること
ができる。
Here, as shown in FIG. 1, according to the configuration of the oxygen sensor 1 of the present invention, the joint 40 between the electrode terminal portion 8 and the lead frame 9 is sealed by the sealing material layer 32. Therefore, even when a tensile force is externally applied to the electrode terminal portion 8 when assembling or using the oxygen sensor 1, for example, the tensile force is not excessively applied to the joint portion 40, which may cause disconnection and the like. Can be difficult. Further, the folded length of the electrode terminal portions 8, 8 can be set relatively large along the longitudinal direction of the detection element 2, and the sealing material layer 3
Since the length covered by 2 can be increased, the effect of suppressing the action of bending force and tensile force on electrode terminal portions 8 can be made more remarkable. Further, since the air inlet 2s is not covered with the sealing material layer 32, the porous electrode 26 can function as an oxygen reference electrode without any trouble.

【0041】また、酸素センサ1の、例えば自動車にお
ける取り付け位置は、エキゾーストマニホルドや車両の
足周り部分に近い排気管等であり、管外に露出するナッ
ト部材5及び外筒18には、高温状態で水しぶき等がか
かったりするなど、熱衝撃が加わりやすい。
The mounting position of the oxygen sensor 1 in, for example, an automobile is an exhaust manifold or an exhaust pipe near the vehicle's foot, and the nut member 5 and the outer cylinder 18 exposed outside the pipe are in a high temperature state. It is easy to receive thermal shock such as splashing.

【0042】そして、上記酸素センサ1においては、主
体金具3のフランジ部15の外周部分が外筒18の拡径
部18bにより覆われているため、図6に示すように、
水滴W等がナット部材5の貫通孔5bから内側へ侵入し
た場合でも、外筒18の拡径部18bが存在することに
より、その熱衝撃が主体金具3ひいては封着材層32に
伝わりにくくなり、熱衝撃による封着材層32の損傷等
を防止することができる。
In the oxygen sensor 1, since the outer peripheral portion of the flange portion 15 of the metal shell 3 is covered by the enlarged diameter portion 18b of the outer cylinder 18, as shown in FIG.
Even when water droplets W and the like enter the inside through the through hole 5b of the nut member 5, the thermal shock is less likely to be transmitted to the metal shell 3 and the sealing material layer 32 due to the presence of the enlarged diameter portion 18b of the outer cylinder 18. In addition, it is possible to prevent the sealing material layer 32 from being damaged due to thermal shock.

【0043】また、従来の酸素センサでは、例えば外筒
18の先端部内側とフランジ部15表面とが、ろう付け
等により広い領域で密着一体化されていたことから、熱
衝撃が外筒18から主体金具3へ伝わりやすい欠点があ
った。しかしながら、上記酸素センサ1では、フランジ
部15の外周面と拡径部18bとを環状のレーザー溶接
部35で接合する構成としたので、外筒18と主体金具
3との一体化領域は溶接部35のみとなり、それ以外の
部分では一体化せず単なる接触状態となるか、又はわず
かに隙間を生じた状態となる。その結果、熱衝撃が主体
金具3へさらに伝わりにくくなり、封着材層32への影
響を緩和することができる。
Further, in the conventional oxygen sensor, for example, since the inside of the distal end of the outer cylinder 18 and the surface of the flange portion 15 are tightly integrated over a wide area by brazing or the like, thermal shock is applied from the outer cylinder 18. There was a disadvantage that it was easily transmitted to the metal shell 3. However, in the oxygen sensor 1, since the outer peripheral surface of the flange portion 15 and the enlarged diameter portion 18b are joined by the annular laser welding portion 35, the integrated region of the outer cylinder 18 and the metal shell 3 is welded. 35, only the other parts are in a contact state without being integrated, or have a slight gap. As a result, the thermal shock is less likely to be transmitted to the metal shell 3, and the influence on the sealing material layer 32 can be reduced.

【0044】以下、上記酸素センサの各種変形例につい
て説明する。図4(a)及び(b)に示す構成において
は、その酸素濃淡素子21及びヒータ22が、それぞれ
その長手方向後端部において端面を含む幅方向両側部分
が切り欠かれて切欠部21c,21c及び22c,22
cが形成されている。また、酸素濃淡素子21及びヒー
タ22の各電極端子部8は、セラミック素子2の長手方
向を切欠深さ方向として、各切欠部の深さ方向底面21
d,21d及び22d,22dから、折り返されること
なく後方側に突出している。そして、各リードフレーム
9は、切欠部21c,21c及び22c,22c内にお
いて各電極端子部8と接合部40によりそれぞれ接続さ
れている。
Hereinafter, various modifications of the oxygen sensor will be described. In the configuration shown in FIGS. 4A and 4B, the oxygen concentration element 21 and the heater 22 are notched at both ends in the width direction including the end face at the rear end in the longitudinal direction. And 22c, 22
c is formed. Further, each electrode terminal portion 8 of the oxygen concentration element 21 and the heater 22 has a depth direction bottom 21
d, 21d and 22d, 22d project rearward without being folded back. Each of the lead frames 9 is connected to each of the electrode terminals 8 and the joint 40 in the cutouts 21c, 21c and 22c, 22c.

【0045】酸素濃淡素子21とヒータ22との間には
スペーサ部28が介挿されて全体が焼成により一体化さ
れている。このスペーサ部28は、酸素濃淡素子21及
びヒータ22の切欠部21c,21c及び22c,22
cに対応する切欠部28c,28cを有し、また電極2
6に対応する位置に酸素基準室28aが形成されてい
る。また、スペーサ部28には幅方向中央部において自
身の長手方向に沿うように大気導入路(基準ガス供給通
路)28bが形成され、その一端が酸素基準室28aに
連通し、他端が切欠部28c,28cに挟まれた凸状部
28eの後端面に開口して大気導入口29を形成してい
る。
A spacer section 28 is interposed between the oxygen concentration element 21 and the heater 22, and the whole is integrated by firing. The spacer portions 28 are formed by notches 21 c, 21 c and 22 c, 22 of the oxygen concentration element 21 and the heater 22.
c has notches 28c, 28c corresponding to
An oxygen reference chamber 28a is formed at a position corresponding to No. 6. An air introduction passage (reference gas supply passage) 28b is formed in the spacer portion 28 at the center in the width direction so as to extend along its own longitudinal direction. One end of the passage 28b communicates with the oxygen reference chamber 28a, and the other end has a cutout portion. An air inlet 29 is formed in the rear end face of the convex portion 28e sandwiched between 28c, 28c.

【0046】これにより、図4(b)に示すように、セ
ラミック素子2において酸素基準室28aには大気導入
口29から大気導入路28bを経て大気が導入され、多
孔質電極26が酸素基準電極として機能することとな
る。このようなセラミック素子2においては、図5に示
すように、電極端子部8を前述のように折り返すことな
く、リードフレーム9との接合部40を封着材層32に
埋設した状態で、大気導入口29を封着材層32から露
出させることができる。ただし、この構成においても電
極端子部8を図2のように折り返して形成するようにし
て全く差しつかえない。
As a result, as shown in FIG. 4 (b), in the ceramic element 2, the atmosphere is introduced from the atmosphere introduction port 29 through the atmosphere introduction path 28b into the oxygen reference chamber 28a, and the porous electrode 26 is Will function as In such a ceramic element 2, as shown in FIG. 5, the electrode terminal portion 8 is not folded back as described above, and the bonding portion 40 with the lead frame 9 is buried in the sealing material layer 32 in the air. The inlet 29 can be exposed from the sealing material layer 32. However, even in this configuration, the electrode terminal portion 8 may be formed by folding back as shown in FIG.

【0047】また、図4(c)に示すように、スペーサ
部28に形成する大気導入路28bは上下面を開放とせ
ずに、該スペーサ部28の厚さ方向中間においてその長
手方向に延びる孔状に形成することもできる。この場
合、酸素濃淡素子21とヒータ22との後端面は、切欠
部を有さない平坦形状として、そこから各電極端子部8
を折り曲げずに直線的に突出させる一方、スペーサ部2
8の後端部を、それら酸素濃淡素子21とヒータ22と
の各後端面よりも突出させる形態とすることができる。
この場合は、大気導入口29が形成されるスペーサ部2
8の後端面は封着材層から露出させる一方、リードフレ
ーム9と電極端子部8との接合部は封着材層32中に埋
設するようにする。
As shown in FIG. 4 (c), the air introduction passage 28b formed in the spacer portion 28 has a hole extending in the longitudinal direction at the middle in the thickness direction of the spacer portion 28 without opening the upper and lower surfaces. It can also be formed in a shape. In this case, the rear end surfaces of the oxygen concentration element 21 and the heater 22 are formed in a flat shape having no notch, and the electrode terminal portions 8 are formed therefrom.
Are projected straight without bending, while the spacer 2
The rear end portion 8 may be made to project from the rear end surfaces of the oxygen concentration element 21 and the heater 22.
In this case, the spacer portion 2 where the air inlet 29 is formed
The rear end face 8 is exposed from the sealing material layer, while the joint between the lead frame 9 and the electrode terminal portion 8 is embedded in the sealing material layer 32.

【0048】次に、図7(a)に示すように、拡径部1
8bの内側にフランジ部15を挿入し、フランジ部15
の後端面15aと段付部18aの内面との重なり部にお
いて円環状の溶接部(例えばレーザー溶接部)35を形
成することにより、外筒18と主体金具3とを気密接合
する構成としてもよい。この場合、図7(b)に示すよ
うに、外筒18の拡径部18bを省略してもよい。
Next, as shown in FIG.
8b, the flange portion 15 is inserted into the inside of the flange portion 15b.
The outer cylinder 18 and the metal shell 3 may be hermetically joined by forming an annular welded portion (for example, a laser welded portion) 35 at an overlapping portion between the rear end surface 15a and the inner surface of the stepped portion 18a. . In this case, as shown in FIG. 7B, the enlarged diameter portion 18b of the outer cylinder 18 may be omitted.

【0049】また、図8に示すように、主体金具3に
は、フランジ部15の後端面15aから軸方向後方側へ
突出する筒状の突出部3fを形成することができる。こ
の場合、レーザー溶接部35は、突出部3fの外周面に
対応した位置に形成するようにしてもよい。
As shown in FIG. 8, the metallic shell 3 can be formed with a cylindrical projecting portion 3f projecting rearward in the axial direction from the rear end face 15a of the flange portion 15. In this case, the laser welded portion 35 may be formed at a position corresponding to the outer peripheral surface of the protrusion 3f.

【0050】また、図9に示すように、ガラス等で構成
された封着材層32に対し、セラミック素子2の軸線方
向においてその片側(ないし両側)に多孔質無機物質で
構成された緩衝層38を設けることもできる。該緩衝層
38は、例えばタルク(滑石)等の無機物質粉末の圧粉
成形体あるいは多孔質仮焼体として形成されている。こ
れにより、セラミック素子2に対し機械的あるいは熱的
な衝撃力が作用しても、該セラミック素子2の封着材層
32に覆われている部分とそうでない部分との境界付近
に過度な応力が集中しにくくなり、セラミック素子2の
寿命を延ばすことができる。この場合、緩衝層38は、
セラミック素子2の封着材層32に覆われていない部分
を支持し、これが軸線と交差する向きに変位すること、
ひいては強い曲げ応力が加わることを抑制する働きをな
すものと推測される。また、ガラス封着工程で加熱/冷
却を受けた場合に、封着材層32を構成するガラス、セ
ラミック素子2あるいは主体金具3等の収縮差に起因し
てセラミック素子2に加わろうとする径方向の圧縮力あ
るいは曲げ応力等を緩和する働きを有しているとも考え
られる。これにより、ガラス封着時におけるセラミック
素子2の耐久性も向上し、ひいてはセンサの製造歩留ま
りを高めることが可能となる。
As shown in FIG. 9, a buffer layer made of a porous inorganic material is provided on one side (or both sides) of the sealing element layer 32 made of glass or the like in the axial direction of the ceramic element 2. 38 can also be provided. The buffer layer 38 is formed as a green compact or a porous calcined body of an inorganic substance powder such as talc (talc). As a result, even if a mechanical or thermal impact force acts on the ceramic element 2, excessive stress occurs near the boundary between the part of the ceramic element 2 covered with the sealing material layer 32 and the part that is not. Is less likely to concentrate, and the life of the ceramic element 2 can be extended. In this case, the buffer layer 38
Supporting a portion of the ceramic element 2 that is not covered by the sealing material layer 32 and displacing the portion in a direction intersecting the axis;
It is presumed that it acts to suppress the application of strong bending stress. Further, when heated / cooled in the glass sealing step, the glass constituting the sealing material layer 32, the radial direction of the ceramic element 2 or the metal shell 3, which tends to be applied to the ceramic element 2 due to the difference in shrinkage It is also considered to have a function of alleviating the compressive force or bending stress and the like. Thereby, the durability of the ceramic element 2 at the time of sealing the glass is also improved, and the production yield of the sensor can be increased.

【0051】また、以上の実施例では、検出素子(セラ
ミック素子)として酸素濃淡電池素子のみを用いるλセ
ンサとして構成されていたが、これを他のタイプのガス
センサ素子として構成することも可能である。この場
合、セラミック素子のリード線を上述のように折り返し
て形成し、その折返し部でリードフレームを接合すると
ともに、その接合部を封着材で覆う構造、あるいは酸素
基準電極を使用する場合は、その酸素基準電極からのガ
ス放出口又はその酸素基準電極への大気導入口は覆わず
接合部のみを封着材で覆う構造のいずれか少なくとも一
方が実現されるようにする。以下、いくつかの例を示
す。
Further, in the above embodiment, the λ sensor using only the oxygen concentration cell element as the detecting element (ceramic element) is configured, but it can be configured as another type of gas sensor element. . In this case, the lead wire of the ceramic element is formed by folding as described above, and the lead frame is joined at the folded portion, and a structure in which the joint is covered with a sealing material, or when using an oxygen reference electrode, A gas discharge port from the oxygen reference electrode or an air introduction port to the oxygen reference electrode is not covered, and at least one of a structure in which only a bonding portion is covered with a sealing material is realized. The following are some examples.

【0052】例えば、酸素センサは、検出素子が酸素濃
淡電池素子とされるもののほか、アルミナ等の耐熱性絶
縁材料で構成されたベース部の先端に、酸素濃度によっ
て抵抗値の変化するチタニア等の金属酸化物を用いて検
出部を形成した構造を有し、該検出部の抵抗変化が測定
ガス中の酸素濃度の検出信号として出力されるものとし
て構成してもよい。
For example, in the oxygen sensor, in addition to a sensor having an oxygen concentration cell element as a detecting element, a titania or the like whose resistance value changes depending on the oxygen concentration is attached to the tip of a base portion made of a heat-resistant insulating material such as alumina. It may have a structure in which the detection unit is formed using a metal oxide, and the resistance change of the detection unit may be output as a detection signal of the oxygen concentration in the measurement gas.

【0053】また、図10はセラミック素子を全領域酸
素センサ素子とした場合の概念図である。この場合、セ
ラミック素子60は、それぞれ酸素イオン伝導性固体電
解質で構成される酸素ポンプ素子61と酸素濃淡電池素
子62とが測定室65を挟んで対向配置された構造を有
し、排気ガスは多孔質セラミック等で構成された拡散孔
67を通って測定室65に導入される。なお、符号69
は、酸素ポンプ素子61と酸素濃淡電池素子62とを加
熱するためのヒータである。そして、酸素濃淡電池素子
62は、素子内に埋設された電極63を酸素基準電極と
して、測定室65側の電極64との間に生ずる濃淡電池
起電力により、測定室65内の酸素濃度を測定する。一
方、酸素ポンプ素子61には電極66及び68を介して
図示しない外部電源により電圧が印加され、その電圧の
向きと大きさにより定まる速度で、測定室65に対し酸
素を汲み込む又は汲み出すようになっている。そして、
該酸素ポンプ素子61の作動は、酸素濃淡電池素子62
が検知する測定室65内の酸素濃度に基づいて図示しな
い制御部により、該測定室65内の酸素濃度が一定に保
持されるように制御され、このときの酸素ポンプ素子6
1のポンプ電流に基づいて排気ガスの酸素濃度を検出す
る。
FIG. 10 is a conceptual diagram in the case where the ceramic element is an all-area oxygen sensor element. In this case, the ceramic element 60 has a structure in which an oxygen pump element 61 and an oxygen concentration cell element 62 each composed of an oxygen ion-conductive solid electrolyte are opposed to each other with a measurement chamber 65 interposed therebetween. It is introduced into the measurement chamber 65 through a diffusion hole 67 made of a porous ceramic or the like. Note that reference numeral 69
Is a heater for heating the oxygen pump element 61 and the oxygen concentration cell element 62. The oxygen concentration cell element 62 measures the oxygen concentration in the measurement chamber 65 by the concentration cell electromotive force generated between the electrode 63 embedded in the element and the electrode 64 on the measurement chamber 65 side as an oxygen reference electrode. I do. On the other hand, a voltage is applied to the oxygen pump element 61 from an external power source (not shown) via the electrodes 66 and 68, and oxygen is pumped into or out of the measurement chamber 65 at a speed determined by the direction and magnitude of the voltage. It has become. And
The operation of the oxygen pump element 61 is controlled by an oxygen concentration cell element 62.
Is controlled by a control unit (not shown) based on the detected oxygen concentration in the measurement chamber 65 so that the oxygen concentration in the measurement chamber 65 is kept constant.
The oxygen concentration of the exhaust gas is detected based on the first pump current.

【0054】また、図11は、セラミック素子を2チャ
ンバー方式のNOXセンサ素子とした場合の例を示して
いる。セラミック素子70は、ZrO2等の酸素イオン
伝導性固体電解質で構成され、その内部には第一及び第
二の測定室71,72が隔壁71aを挟んで形成される
とともに、上記隔壁71aには多孔質セラミック等で構
成されてそれらを互いに連通させる第二拡散孔73が形
成されている。また、第一測定室71は第一拡散孔74
により周囲雰囲気と連通している。そして、第一測定室
71に対しては電極76及び77を有する第一酸素ポン
プ素子75が、また、第二測定室72に対しては電極7
9及び80を有する第二酸素ポンプ素子78が、それぞ
れ壁部71aに関して反対側に位置している。他方、隔
壁71aには、第一測定室71内の酸素濃度を検出する
酸素濃淡電池素子83(隔壁71a内の酸素基準電極8
1と、第一測定室71に面する対向電極82を有する)
が形成されている。なお、符号86は、第一酸素ポンプ
素子75、第二酸素ポンプ素子78及び酸素濃淡電池素
子83を加熱するためのヒータである。
[0054] Further, FIG. 11 shows an example in which the ceramic element and the NO X sensor element of two-chamber system. The ceramic element 70 is composed of an oxygen ion conductive solid electrolyte such as ZrO 2 , in which first and second measurement chambers 71 and 72 are formed with a partition wall 71a interposed therebetween. A second diffusion hole 73 made of a porous ceramic or the like and connecting them to each other is formed. The first measurement chamber 71 is provided with a first diffusion hole 74.
Communicates with the surrounding atmosphere. A first oxygen pump element 75 having electrodes 76 and 77 is provided for the first measurement chamber 71, and an electrode 7 is provided for the second measurement chamber 72.
A second oxygen pump element 78 having 9 and 80 is located on the opposite side of the wall 71a, respectively. On the other hand, the oxygen concentration cell element 83 (the oxygen reference electrode 8 in the partition 71a) for detecting the oxygen concentration in the first measurement chamber 71 is provided on the partition 71a.
1 and a counter electrode 82 facing the first measurement chamber 71).
Are formed. Reference numeral 86 denotes a heater for heating the first oxygen pump element 75, the second oxygen pump element 78, and the oxygen concentration cell element 83.

【0055】その作動であるが、まず第一測定室71内
に周囲雰囲気のガスが第一拡散孔74を通って導入され
る。そして、その導入されたガスから酸素が第一酸素ポ
ンプ素子75により汲み出される。なお、測定室内の酸
素濃度は酸素濃淡電池素子83により検出され、その検
出値に基づいて図示しない制御部により第一の酸素ポン
プ素子75は、第一測定室71内のガス中の酸素濃度
が、NOXの分解を起こさない程度の一定値となるよう
に、その酸素汲み出しのための作動が制御される。この
ようにして酸素が減じたガスは第二測定室72へ第二拡
散孔73を通って移動し、そこでガス中のNOXと酸素
とが完全に分解するように、第二酸素ポンプ素子78に
より酸素が汲み出される。このときの第二酸素ポンプ素
子78のポンプ電流に基づいてガス中のNOXの濃度を
検出する。
In operation, first, a gas in the surrounding atmosphere is introduced into the first measurement chamber 71 through the first diffusion hole 74. Then, oxygen is pumped from the introduced gas by the first oxygen pump element 75. The oxygen concentration in the measurement chamber is detected by the oxygen concentration cell element 83, and the first oxygen pump element 75 controls the oxygen concentration in the gas in the first measurement chamber 71 by a control unit (not shown) based on the detected value. , so that a constant value of a degree that does not cause decomposition of nO X, working for the oxygen pumping is controlled. As Thus oxygen is reduced by gas travels through the second diffusion hole 73 into the second measurement chamber 72, where and the NO X and oxygen in the gas is completely decomposed, the second oxygen pump element 78 Pumps out oxygen. Detecting the concentration of the NO X in the gas based on the pump current of the second oxygen pump element 78 at this time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のガスセンサの一例を示す酸素センサの
縦断面図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an oxygen sensor showing an example of a gas sensor of the present invention.

【図2】その検出素子としてのセラミック素子の構造を
示す説明図。
FIG. 2 is an explanatory view showing a structure of a ceramic element as the detection element.

【図3】ガスセンサの排気管への取付状態の一例を示す
説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a state in which a gas sensor is attached to an exhaust pipe.

【図4】セラミック素子の別の構造を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory view showing another structure of the ceramic element.

【図5】酸素センサの変形例を示す部分拡大説明図。FIG. 5 is a partially enlarged explanatory view showing a modified example of the oxygen sensor.

【図6】図1の拡大部分断面図。FIG. 6 is an enlarged partial sectional view of FIG. 1;

【図7】溶接部の形成位置の変形例を示す説明図。FIG. 7 is an explanatory view showing a modified example of a formation position of a welded portion.

【図8】同じく別の変形例を示す説明図。FIG. 8 is an explanatory view showing another modified example.

【図9】封着材層と隣接して緩衝層が形成される酸素セ
ンサの例を示す縦断面図。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing an example of an oxygen sensor in which a buffer layer is formed adjacent to a sealing material layer.

【図10】セラミック素子が全領域酸素センサ素子で構
成される例を示す断面模式図。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an example in which a ceramic element is composed of an oxygen sensor element for all regions.

【図11】同じくNOXセンサ素子で構成される例を示
す断面模式図。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing an example similarly constituted by a NO X sensor element.

【図12】従来の酸素センサを示す説明図。FIG. 12 is an explanatory view showing a conventional oxygen sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 酸素センサ(ガスセンサ) 2,60,70 セラミック素子(検出素子) 2s ガス放出口 29 大気導入口(基準ガス導入口) 3 主体金具 8 電極端子部 8a 折返し部 9 リードフレーム(導通部材) 18 外筒 21 酸素濃淡電池素子 25 多孔質電極(検出側多孔質電極) 26 多孔質電極(酸素基準側多孔質電極) 26a 電極リード部 28b 大気導入路(基準ガス供給通路) 31 挿通孔 32 封着材層 40 接合部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oxygen sensor (gas sensor) 2, 60, 70 Ceramic element (detection element) 2s Gas discharge port 29 Atmospheric inlet (reference gas inlet) 3 Metal shell 8 Electrode terminal part 8a Folding part 9 Lead frame (conductive member) 18 Outside Cylinder 21 Oxygen concentration cell element 25 Porous electrode (porous electrode on detection side) 26 Porous electrode (porous electrode on oxygen reference side) 26a Electrode lead 28b Atmospheric introduction path (reference gas supply path) 31 Insertion hole 32 Sealing material Layer 40 joint

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 主体金具の内側に、測定対象となるガス
中の被検出成分を検出する検出部が先端側に形成された
検出素子が配置され、 その検出素子の後端側には、前記検出部と電気的な接続
をとるための電極端子部が突出して設けられており、 該電極端子部の突出部分は、前記検出素子の先端側に向
けてその外周面長手方向に沿う形で折り返され、その折
返し部に、導通部材の一端側が接合部により接合されて
後方側に伸びており、さらに、 前記主体金具の内側において前記検出素子の周囲には、
前記導通部材と前記電極端子部との前記接合部を覆う形
で封着材層が形成されていることを特徴とするガスセン
サ。
1. A detecting element having a detecting portion for detecting a component to be detected in a gas to be measured formed at a front end thereof is disposed inside a metal shell. An electrode terminal portion for electrically connecting to the detection portion is provided so as to protrude, and the protruding portion of the electrode terminal portion is folded toward the tip end of the detection element along the longitudinal direction of the outer peripheral surface thereof. One end of the conductive member is joined to the folded portion by a joining portion and extends rearward.Furthermore, inside the metal shell, around the detection element,
A gas sensor, wherein a sealing material layer is formed so as to cover the joint between the conductive member and the electrode terminal.
【請求項2】 主体金具の内側に、測定対象となるガス
中の被検出成分を検出する検出部が先端側に形成された
検出素子が配置され、 その検出素子において前記検出部は、酸素イオン伝導性
固体電解質層の片側に検出側多孔質電極を、これと反対
側に酸素基準側多孔質電極を形成した酸素濃淡電池素子
を含むものとして構成され、 他方、前記検出素子の長手方向に沿ってその内部には多
孔質材料からなる電極リード部が、一端が前記酸素基準
側多孔質電極に接続するとともに、他端側が前記検出素
子の前記検出部が設けられているのとは反対側の端部に
露出する形態で形成され、 前記検出側多孔質電極と前記酸素基準側多孔質電極との
間には、前記酸素基準側多孔質電極側に酸素が汲み込ま
れる方向に微小なポンピング電流が印加され、その汲み
込まれた酸素が前記酸素基準側多孔質電極内に所定レベ
ルの基準酸素濃度を形成するとともに、該酸素は前記電
極リード部を経て、その前記他端側に形成された露出部
をガス放出口としてここから大気中に放出されるように
なっており、さらに、 前記検出素子の後端側からは、前記検出部と電気的な接
続をとるための電極端子部が突出して設けられ、該電極
端子部の突出部分には、導通部材の一端側が接合部によ
り接合されて後方側に伸びており、 前記主体金具の内側において前記検出素子の周囲には、
前記導通部材と前記電極端子部との前記接合部は覆い、
前記ガス放出口は覆わない形で封着材層が形成されてい
ることを特徴とするガスセンサ。
2. A detection element having a detection section for detecting a component to be detected in a gas to be measured formed on the front end side of the metal shell, wherein the detection section includes an oxygen ion It is configured to include an oxygen concentration cell element in which a detection-side porous electrode is formed on one side of the conductive solid electrolyte layer and an oxygen-reference-side porous electrode is formed on the other side, and along the longitudinal direction of the detection element. Inside thereof, an electrode lead portion made of a porous material has one end connected to the oxygen reference side porous electrode, and the other end side on the opposite side to the side on which the detection section of the detection element is provided. A pumping current is formed between the detection-side porous electrode and the oxygen-reference-side porous electrode in a direction in which oxygen is pumped into the oxygen-reference-side porous electrode. Is applied and the The pumped oxygen forms a predetermined level of reference oxygen concentration in the oxygen reference-side porous electrode, and the oxygen passes through the electrode lead portion and discharges an exposed portion formed at the other end thereof. It is configured to be released to the atmosphere from here as an outlet, and further, from the rear end side of the detection element, an electrode terminal portion for electrically connecting to the detection portion is provided so as to protrude therefrom. At the protruding portion of the electrode terminal portion, one end side of the conductive member is joined by a joining portion and extends rearward, and around the detection element inside the metal shell,
The joint portion between the conductive member and the electrode terminal portion covers,
A gas sensor, wherein a sealing material layer is formed so as not to cover the gas discharge port.
【請求項3】 主体金具の内側に、測定対象となるガス
中の被検出成分を検出する検出部が先端側に形成された
検出素子が配置され、 その検出素子において前記検出部は、酸素イオン伝導性
固体電解質層の片側に検出側多孔質電極を、これと反対
側に酸素基準側多孔質電極を形成した酸素濃淡電池素子
を含むものとして構成され、 また、前記検出素子には、前記酸素基準側多孔質電極に
基準ガスを供給するための基準ガス供給通路が自身の長
手方向に沿ってその内部に形成されており、該基準ガス
供給通路は、前記検出素子の前記検出部が設けられてい
るのとは反対側の端部に基準ガス導入口を開口してお
り、さらに、 また、前記検出素子の後端側からは、前記検出部と電気
的な接続をとるための電極端子部が突出して設けられ、
該電極端子部の突出部分には、導通部材の一端側が接合
部により接合されて後方側に伸びており、 前記主体金具の内側において前記検出素子の周囲には、
前記導通部材と前記電極端子部との前記接合部は覆い、
前記基準ガス導入口は覆わない形で封着材層が形成され
ていることを特徴とするガスセンサ。
3. A detection element having a detection section for detecting a component to be detected in a gas to be measured formed on the front end side of the metal shell, wherein the detection section comprises an oxygen ion The conductive solid electrolyte layer includes a detection-side porous electrode on one side of the conductive solid electrolyte layer, and an oxygen concentration cell element on which an oxygen reference-side porous electrode is formed on the opposite side. A reference gas supply passage for supplying a reference gas to the reference side porous electrode is formed therein along its own longitudinal direction, and the reference gas supply passage is provided with the detection unit of the detection element. A reference gas inlet is opened at the end opposite to the end, and further, from the rear end side of the detection element, an electrode terminal portion for establishing electrical connection with the detection portion. Is provided to protrude,
At the protruding portion of the electrode terminal portion, one end side of the conductive member is joined by a joining portion and extends rearward, and inside the metal shell around the detection element,
The joint portion between the conductive member and the electrode terminal portion covers,
A gas sensor, wherein a sealing material layer is formed so as not to cover the reference gas inlet.
【請求項4】 前記基準ガス導入口は前記検出素子の後
端面に開口しており、 前記電極端子部の突出部分は、前記検出素子の先端側に
向けてその外周面長手方向に沿う形で折り返され、その
折返し部には、導通部材の一端側が接合部により接合さ
れて後方側に伸びており、 前記封着材層は、前記検出素子の後端面を前記ガス放出
口又は前記基準ガス導入口とともに露出させた状態で、
前記接合部を前記電極端子部の折返し部とともに覆うも
のとされている請求項2又は3に記載のガスセンサ。
4. The reference gas introduction port is open at a rear end face of the detection element, and the protruding portion of the electrode terminal portion is formed along a longitudinal direction of an outer peripheral surface toward a tip end side of the detection element. One end of the conducting member is joined to the folded portion by a joining portion and extends rearward, and the sealing material layer extends the rear end face of the detection element to the gas discharge port or the reference gas introduction. With the mouth exposed,
The gas sensor according to claim 2, wherein the joint portion is covered together with the folded portion of the electrode terminal portion.
【請求項5】 前記検出素子の後端部には、該検出素子
の後端面及び外周面に開放する切欠部が、該検出素子の
長手方向前端側に向けて切れ込む形態で形成され、 この切欠部の内側において前記導通部材は、当該切欠部
内に突出する前記電極端子部と前記接合部により接合さ
れる一方、前記ガス放出口又は前記基準ガス導入口は該
検出素子の後端面に開口しており、 前記封着材層は、前記検出素子の後端面を前記ガス放出
口又は前記基準ガス導入口とともに露出させた状態で、
前記切欠部内の前記接合部を前記電極端子部とともに覆
うものとされている請求項2又は3に記載のガスセン
サ。
5. A notch opening at a rear end portion of the detection element, which is open to a rear end surface and an outer peripheral surface of the detection element, is formed so as to be cut toward a front end side in a longitudinal direction of the detection element. Inside the portion, the conducting member is joined by the joining portion with the electrode terminal portion projecting into the notch, while the gas outlet or the reference gas inlet is opened at the rear end face of the detection element. The sealing material layer, in a state where the rear end surface of the detection element is exposed together with the gas emission port or the reference gas introduction port,
The gas sensor according to claim 2, wherein the joint in the notch is covered together with the electrode terminal.
JP06434998A 1998-02-26 1998-02-26 Gas sensor Expired - Fee Related JP3684065B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP06434998A JP3684065B2 (en) 1998-02-26 1998-02-26 Gas sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP06434998A JP3684065B2 (en) 1998-02-26 1998-02-26 Gas sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11248674A true JPH11248674A (en) 1999-09-17
JP3684065B2 JP3684065B2 (en) 2005-08-17

Family

ID=13255688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP06434998A Expired - Fee Related JP3684065B2 (en) 1998-02-26 1998-02-26 Gas sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3684065B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012211863A (en) * 2011-03-31 2012-11-01 Ngk Insulators Ltd Gas sensor
JP2019002739A (en) * 2017-06-13 2019-01-10 日本特殊陶業株式会社 Sensor element and gas sensor provided with the sensor element
WO2022249924A1 (en) * 2021-05-24 2022-12-01 株式会社デンソー Gas sensor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6280552A (en) * 1985-10-03 1987-04-14 Japan Electronic Control Syst Co Ltd Oxygen sensor for internal-combustion engine
JPH01259252A (en) * 1988-04-09 1989-10-16 Ngk Spark Plug Co Ltd Gas sensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6280552A (en) * 1985-10-03 1987-04-14 Japan Electronic Control Syst Co Ltd Oxygen sensor for internal-combustion engine
JPH01259252A (en) * 1988-04-09 1989-10-16 Ngk Spark Plug Co Ltd Gas sensor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012211863A (en) * 2011-03-31 2012-11-01 Ngk Insulators Ltd Gas sensor
JP2019002739A (en) * 2017-06-13 2019-01-10 日本特殊陶業株式会社 Sensor element and gas sensor provided with the sensor element
WO2022249924A1 (en) * 2021-05-24 2022-12-01 株式会社デンソー Gas sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP3684065B2 (en) 2005-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4359368B2 (en) Gas sensor
JP4430591B2 (en) Gas sensor element and gas sensor
JP3553316B2 (en) Gas sensor
US8771488B2 (en) Gas sensor
JPH11248673A (en) Gas sensor
JP5469123B2 (en) Gas sensor and manufacturing method thereof
JP2000028571A (en) Gas sensor
JP3624498B2 (en) Air-fuel ratio sensor
JP2010025793A (en) Gas sensor
JP5275427B2 (en) Gas sensor
JP2000206080A (en) Oxygen sensor fitted with heater and its production
US8097139B2 (en) Sensor element, gas sensor, and method of manufacturing the sensor element
JP3635197B2 (en) Gas sensor
JPH11248674A (en) Gas sensor
WO2005029058A1 (en) Sensor and method of producing the same
JP3655454B2 (en) Sensor lead wire sealing structure
JP3660116B2 (en) Gas sensor
JP2015137998A (en) Gas sensor element and gas sensor
JP4527626B2 (en) Gas sensor element and gas sensor
JP5139955B2 (en) Ceramic heater, gas sensor element and gas sensor
JPH0582551B2 (en)
JP4705005B2 (en) Gas sensor element and gas sensor
JP4204370B2 (en) Sensor
US20220113277A1 (en) Gas sensor
US20220113279A1 (en) Gas sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20041122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050202

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050401

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050428

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050527

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees